《测试技术》PPT课件

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1、系统对任意输入信号的响应系统对单位阶跃输入信号的响应§2.4测试装置对任意输入的响应10/4/20211一、系统对任意输入信号的响应10/4/20212y(t)=X(t)*h(t)即卷积分对△τ取极限，此式表明，从时域看，系统的输出就是输入与系统的脉冲响应函数的卷积，是系统输入—输出关系的最基本表达式。10/4/20213卷积积分是一种数学方法，在信号与系统的理论研究中占有重要的地位。特别是关于信号的时间域与变换域分析，它是沟通时域－频域的一个桥梁。1、卷积分基础：10/4/202141）将信号x(t)分解为许多宽度为t的窄条面积之和，t=nt时的第n个窄条的高

2、度为x(nt)，在t趋近于零的情况下，窄条可以看作是强度等于窄条面积的脉冲。tx(t)ntx(nt)t2、卷积的物理意义：10/4/202152）在t=nt时刻，窄条脉冲引起的响应为:x(nt)th(t-nt)tx(nt)th(t-nt)010/4/202163）各脉冲引起的响应之和即为输出y(t)ty(t)010/4/20217案例：音响系统性能评定y(t)=x(t)*h(t)Y(f)=X(f)H(f)改进：脉冲输入/白噪声输入，测量输出，再求输出频谱。飞机模态分析10/4/20218案例:镗杆固有频率测量10/4/20219实验：悬臂梁固

3、有频率测量10/4/202110案例:桥梁固频测量原理：在桥中设置一三角形障碍物，利用汽车碍时的冲击对桥梁进行激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。10/4/202111二、系统对单位阶跃输入的响应单位阶跃输入一阶系统响应二阶系统响应输出输入X(s)=1/sx(t)=u(t)0t<0=1t>010/4/202112单位阶跃激励下的稳态输出误差理论上为零系统初始上升斜率为在理论上，系统响应达到稳态—无意义∴对一阶装置越小越好，达稳态时间越短。一阶系统：10/4/202113二阶系统：在单位阶跃激励下的稳态输出误差也为零，但其响应主要决定于，。↑，响应越

4、快；，持续振荡，达不到稳态；，虽不发生振荡，但也需要较长时间才能达到稳态；响应在偏离稳态不到2%～5%范围内。～～10/4/202114若系统输入信号为单位阶跃信号，即:x(t)=u(t)，则X(s)=1/s，此时Y(s)=H(s)/sH(f)时域波形参数识别阶跃响应函数10/4/202115阶跃响应函数测量实验求阶跃响应函数简单明了，产生一个阶跃信号，再测量系统输出就可以了。原理：在桥中悬挂重物，然后突然剪断绳索，产生阶跃激励，再通过应变片测量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。案例：桥梁固有频率测量10/4/202116§2.5实现不失真测试的条件设有一个测试装置，

5、其输出与输入满足：-----------------⑴输出和输入波形一致，只是幅值放大了倍，时间延迟—测试装置实现了不失真测量对⑴作傅立叶变换：若10/4/202117则所以，测试装置实现不失真测试条件：—称幅值失真成线性关系—称相位失真10/4/202118注：满足不失真测试条件后，装置的输出仍滞后于输入若测试结果用作反馈控制信号，则此滞后影响系统的稳定性。应使滞后↓。实际装置很难实现完全理想的不失真常测试—有误差—只能将波形失真限制在一定误差范围内。一阶装置：时间常数愈小，装置的响应愈快，近于满足不失真测试条件的通频带愈宽。所以时间常数原则上愈小愈好。10/4/

6、202119二阶装置：⒈，的数值较小，且接近直线，变化不超过10%，波形输出失真很小。，接近，且随变化甚小，此时将实测电路反相，则基本满足不失真条件。但此时过小，输出幅值太小。⒉，可获得较为合适的综合特性；～～的频率范围内，的变化不超过5%，同时也接近于直线，所以相位失真也很小。10/4/202120设测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0x(t-t0)系统不失真测量条件该系统的输出波形与输入信号的波形精确地一致，只是幅值放大了A0倍，在时间上延迟了t0而已。这种情况下，认为测试系统具有不失真的特性。tAx(t)y(t)=A0x(t)y(t)=A

7、0x(t-t0)时域条件10/4/202121y(t)=A0x(t-t0)Y(ω)=A0e-jωt0X(ω)不失真测试系统条件的幅频特性和相频特性应分别满足A(ω)=A0=常数φ(ω)=--t0ω做傅立叶变换频域定义10/4/202122§2.6测试装置动态特性测试§2.6.1频率响应法§2.6.2阶跃响应法主要叙述对装置本身动态特性的测试方法10/4/202123§2.6.1频率响应法通过稳态正弦激励试验求其幅频和相频特性曲线，。对于一阶装置：主要确定其时间常数，10/4/202124对于二阶装置：1)从相频特性直接估计其动态特性参数，——但准确测定相角较难